[工学]工程大汽车理论大作正式稿.doc

键入文字键入文字汽车理论 汽车理论学院：汽 车 工 程 学 院 学号：06210* 姓名：* 指导老师：刘 牧 众 完成时间：20*年*月1*日 目录前言1 中国汽车行业发展2 石油价格高对我国汽车消费的影响3 推动我国汽车节油的对策措施计划任务书1 汽车动力性能计算2 燃油经济性计算3 汽车动力装置参数对汽车动力性、燃油经济性的影响汽车动力性能计算1 确定一轻型货车的动力性能11 绘制汽车驱动力图与行驶阻力平衡图12 求汽车最高车速、最大爬坡度及克服该坡度时相应的附着率13 绘制汽车行驶加速度倒数曲线燃油经济性计算2 确定轻型货车汽车的功率平衡图、百公里油耗21汽车功率平衡图22 最高档和次高档的等速百公里油耗曲线汽车动力装置参数对汽车动力性，燃油经济性的影响，不同i0值对汽车动力性能的影响 3.1 动力性的变化 3.2 经济性的变化 3.3 讨论不同i0值对汽车性能的影响 3.4 不同i0值对汽车性能的影响及不同变速器对汽车的影响收获体会参考文献- 85 -前言1.中国汽车行业发展前景近几年来我国的汽车行业发展迅猛，汽车销售行业也随着汽车行业的发展进入了旺季 。总体来说中国的汽车领域 还有很大的发展空间。中国人的消费理念也在不断转变，刚开始中国人还是那种传统的观点，攒够了资金再去买但随着人们整体生活水平的提高，还有由于商品的供小于求使得汽车的价格越来 越高本来这些钱在自己以前想买这些东西的时候可以买 到，可是由于物价上升而无法买到，所以很多商家也给了顾客一个提前消费的机会，可以进行分期付款，这也大大推动了市场的发展。现在的 80.90 后是一个比较讲究享受的群体，他们的购 车欲远远大于他们自己的经济实力，这样的思想也使他们成 为了汽车领域里不可或缺的一分子。 2010 年上半年,中国汽车产量达 892.73 万辆,同比增长 48.84%；销量达 901.61 万辆,同比增长 47.67%。乘用车产量为 668.38 万辆，同比增长 51.20%；销量为 672.08 万辆，同 比增长 48.20%，说明了乘用车的前景是非常乐观的。以上数 字也证明了中国汽车销售的崛起。 上半年中国汽车销售排在前十位的汽车品牌及它们的 销量分别为： 排名 1 2 品牌 F3(F3R）朗逸 销量 15.40 11.92 排名 6 7 品牌 夏利 桑塔 纳 3 悦动 11.78 8 科普 兹 4 捷达 11.11 9 骏捷 8.52 8.79 销量 9.61 9.02 5 凯越 10.39 10 福克 斯 8.31 以上数字充分说明了中国汽车行业在不断发展和提 高，汽车销售行业也有着金九银十的说法，现在正处于这个时期，而我的统计数字却只有上半年，这更让我们遐想。 现在中国汽车的高端消费市场也在提高，就宝马而言， 宝马集团在 2010 年前八个月在中国大陆共向客户交付106447辆宝马和MINI车，再次刷新了销量记录，前八个月的销量已经超过了去年全年的业绩为宝马车在中国的高端 消费市场再次奠定了基础，这也标志着中国人的消费水平在提高。2.石油价格高对我国汽车消费的影响2004年，继2003.2004两年汽车销量增速分别为38%和35%的“井喷”后，增速迅速回落，2004年全国汽车产量同比增长率，相对于中国其他行业，这样的增速任然是较高的。去年汽车市场增长的较大回落，源于多种因素的合力：一是市场需求爆发之后的正常回复；二是国家抑制经济过热的宏观调控的影响，包括停止汽车消费信贷；三是在面临2005年汽车进口配额取消，居民持币等待经意不讲价等等。 而2004年高涨的油价对于中国汽车需求量有没有较大冲击？客观分析，影响并不明显。虽然原油价格持续走高导致我国车用燃油一年内三次提价，使2004年汽油平均价格比2003年上涨15.7%，柴油价格上涨12.8%，是近年来涨幅最大的一年，2005年3月23日，汽车价格又全面上涨，平均涨幅7%左右。但是，无论从世界经验还是从有关机构的调查来看，车用油的涨价对于消费者买车的需求影响不大：对于高端用户而言，他们大多对油价变化很不敏感；对中低端用户而言，车价任然是汽车消费中最重要的成本因素，也是影响他们购车需求的最主要因素。而汽车用油目前在其成本中还较小的份额（比如，用90号汽油的捷达车在城市百公里油耗为9L左右，假定一年行驶30000km，油价涨价前一年费用为8910元，涨价后为10308.87元，一年多花1398.87元，1398.87元占用车成本中的比例不算高）。因此在目前，油价上涨更多的是影响他们的使用方法和品种选择，很少人会因此而推迟购买，但他们会更加关注油耗指标，从而增加市场对小型节能汽车的需求。但是，如果油价继续走高并维持较长时间，导致用油成本在汽车消费成本中的比例越来越大，则会对汽车需求产生更为显著的影响。3.推动我国汽车节油的对策措施对于正处于高速发展的中国汽车工业和汽车消费市场来说，大力宣传和实施汽车节能措施既紧迫又正当其时。节约汽车用油，可以从三方面来考虑：政府行为。首先政府出台相关政策法规，政府应制定大排量车高消费税实施细则。限制汽车用油的浪费，积极发展公共交通，鼓励研制、生产先进节油的发动机和汽车。其次，在我国汽车工业力量还比较薄弱的情况下，政府必须加大对新型节能汽车尤其是新能源汽车的研究开发及产业化工作，是中国汽车业有实现跨越式发展的可能。企业行为。对于企业来说，首先要明确节能是我国国家利益和经济发展的客观要求和必然趋势，也符合汽车厂商的自上利益。其次，根据自身情况，选定适宜的细分市场和产品档次，并采用相应合理的节能技术。对于目前还较弱小的民族企业而言，市场潜力巨大而技术要求较低的中低端市场是其最佳选择，亦将生产“低油耗高质量”的百姓车最为其技术进步和创新的主要方向。再者，密切关注先能源汽车的技术发展和产业动向，在适当时机参与其中，实现跨越式发展。顾客行为。首先在全社会进行广泛宣传，让社会公众了解我国的能源状况，树立以节约能源为荣、浪费能源为耻的公民意识。并使公众逐步建立理性的汽车消费理念，摒弃攀比不实的购车观。其次，废除以前存在的对小型汽车使用的歧视政策，而且鼓励消费者购买、使用小型汽车。通用征收燃油税等经济措施促使消费者节约用油。计算任务书1.汽车动力性能计算确定一轻型货车的动力性能1）绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图。2）求汽车最高车速、最大爬坡度及克服该坡度时相应的附着率。3）绘制汽车行驶加速度倒数曲线，用图解积分法求汽车用II档起步加速行驶至70km/h的车速时间曲线，或者用计算机求汽车用II挡起步加速行驶至70km/h的加速时间。4）轻型货车的有关数据：汽油发动机使用外特性的Tqn曲线的拟合公式为式中, Tq为发功机转矩(Nm)；n为发动机转速(rmin)。发动机的最低转速nmin=600r/min ，最高转速nmax=4000 rmin装载质量 2000kg整车整备质量 1800kg总质量 3880 kg车轮半径 0.367 m传动系机械效率 0.85波动阻力系数 f0.013空气阻力系数迎风面积 CDA2.77主减速器传动比 i05.83飞轮转功惯量 If0.218kg二前轮转动惯量 Iw11.798kg四后轮转功惯量 Iw23.598kg变速器传动比 I档II档III档IV档V档五档变速器5.562.781.6310.793轴距 L3.2m质心至前铀距离(满载) 1.947m质心高(满载) hg0.9m2.燃油经济性计算货车装用汽油机发动机的负荷特性与万有特性。负荷特性曲线的拟合公式为b=B0+ B1Pe+ B2Pe2+B3Pe3+B4Pe4式中，b为燃油消耗率g/(kw h)；Pe为发动机净功率（Kw）n/(r.min-1) B0 B1 B2 B3 B48151326.8-416.4672.379-5.86290.1776812071354.7-303.9836.657-2.05530.04307216141284.4-189.7514.524-0.511840.006816420121122.9-121.597.0035-0.185170.001855526031141.0-98.8934.4763-0.0910770.0006890630061051.2-73.7142.8593-0.051380.0003503234031233.9-84.4782.9788-0.0474490.0002823038041129.7-45.2910.71113-0.00075215-0.000038568怠速油耗Qid=0.229mL/s(怠速转速400r/min)计算与绘制1.3中货车的1） 汽车功率平衡图2） 最高档与次高档的等速百公里油耗曲线。或利用计算机求货车按JB335283规定的六工况循环行驶的百公里油耗。计算中确定燃油消耗率值b时，若发动机转速与负荷特性中给定的转速不相等，可由相邻转速的两根曲线用插值法求得。六工况循环的参数如下表工况累积行程/m时间/s累积时间/s车速说明I507.27.225等速II20016.723.92440 匀加速度为III45022.546.440等速IV62514.060.44050 匀加速度为V87518.078.450等速VI107519.397.75025 匀加速度为3.汽车动力装置参数对汽车动力性、燃油经济性影响改变1.3题中轻型货车的主减速器传动比，做出i0为5.17、5.43、5.83、6.17、6.33时的燃油经济性加速时间曲线，讨论不同i0值对汽车性能的影响和采用不变速器对汽车性能的影响。计算确定一轻型货车的动力性能1.1绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图1.1.1发动机转矩1.汽油发动机使用外特性的Tq-n曲线拟合公式为：Tq=-19.313+295.27(n/1000)-165.44(n/1000)2+40.874(n/1000)3-3.8455(n/1000)4式中，Tq为发动机的转矩(N*m);n位发动机的转速(r/min)。发动机的最低转速nmin=600r/min,最高转速nmax=4000r/min1. 发动机的转矩：将转速带入汽油发动机使用外特性的Tq-n曲线拟合公式，取转速间隔为100r/min，得发动机转矩表如下：表1.1发动机转矩表n(r/min)Tq(N*m)n(r/min)Tq(N*m)n(r/min)Tq(N*m)600106.62111800174.16653000169.7305700119.40711900174.71453100168.7753800130.37422000174.9473200167.6796900139.69842100174.92953300166.3981000147.54652200174.7183400164.87591100154.07622300174.35953500163.04951200159.43572400173.89153600160.84561300163.76432500173.3425370015819182600172.73163800154.9671500169.8392700172.06883900151.11600171.81722800171.35494000146.4711700173.22872900170.5814表1.1.1 发动机转矩表1.1.2 发动机在各档位下的驱动力驱动力计算公式：Ft=Ttq*ig*i0*nT/r式中i0=5.83, r=0.367, 5档变速箱传动比ig(数据如下)1档2档3档4档5档5档变速器5.562.781.6310.793表1.1.2 各档位传动比将个转速下发动机转矩带入驱动力计算公式可得各档位不同转速下的发动机驱动力发动机驱动力表转速驱动力F（N）转速(r/min)1档2档3档4档5档6008004.5984002.2992346.6721439.6761141.6637008964.5074482.2542628.0841612.3211278.5718009787.8614893.9312869.4631760.4071396.00390010487.885243.9383074.6831886.3091495.843100011077.085538.5383247.4161992.281579.878110011567.295783.6453391.132080.4481649.795120011969.665984.833509.0912152.8171707.184130012294.636147.3153604.3612211.2641753.533140012551.956275.9763679.7992257.5451790.233150012750.696375.3433738.0612293.2891818.578160012899.26449.6013781.623201839.76170013005.176502.5863812.6672339.061854.874180013075.586537.793833.3082351.7231864.916190013116.716558.3573845.3682359.1211870.783200013134.176567.0863850.4862362.2611873.273210013132.866566.4293850.12362.0251873.086220013116.986558.4913845.4462359.171870.821230013090.066545.0323837.5552354.3281866.982240013054.936527.4653827.2552348.0091861.971250013013.716506.8563815.1712340.5961856.092260012967.856483.9253801.7262332.3471849.551270012918.096459.0473787.1392323.3981842.455280012864.56432.2493771.4272313.7591834.811290012806.426403.2123754.4012303.3141826.528300012742.546371.2713735.6732291.8241817.417310012670.836335.4153714.652278.9261807.189320012588.576294.2853690.5342264.1311795.456330012492.366246.1783662.3272246.8271781.733340012378.086189.0423628.8272226.2741765.435350012240.966120.4823588.6282201.6121745.878360012075.516037.7533540.1212171.8541722.28370011875.535937.7663481.4962135.8871693.758380011634.175817.0853410.7372092.4771659.334390011343.865671.9283325.6272040.2621617.928400010996.335498.1663223.7451977.7581568.362表1.1.3 发动机驱动力表1.1.3 发动机在各档位下的车速不同档位下的车速：Ua=0.377*n*r/(ig*i0)式中i0=5.83, r=0.367, 5档变速箱传动比ig(数据如下)1档2档3档4档5档5档变速器5.562.781.6310.793表1.1.4发动机驱动力表将各参数带入各档位不同转速对应的车速计算公式可得下表：表1.1.5 各档位不同转速对应车速n(r/min)1档车车速2档车车速3档车车速4档车车速5档车车速Ua(km/h)Ua(km/h)Ua(km/h)Ua(km/h)Ua(km/h)6002.5610345.1220688.73579614.2393517.95637002.9878735.97574610.1917616.6125720.949028003.4147126.82942411.6477318.985823.941749003.8415517.68310213.1036921.3590226.9344510004.268398.53677914.5596623.7322529.9271711004.6952299.39045716.0156326.1054732.9198912005.12206810.2441417.4715928.478735.9126113005.54890711.0978118.9275630.8519238.9053214005.97574611.9514920.3835333.2251541.8980415006.40258512.8051721.8394935.5983744.8907616006.82942413.6588523.2954637.971647.8834717007.25626314.5125324.7514240.3448250.8761918007.68310215.366226.2073942.7180453.8689119008.10994116.2198827.6633645.0912756.8616320008.53677917.0735629.1193247.4644959.8543421008.96361817.9272430.5752949.8377262.8470622009.39045718.7809132.0312552.2109465.8397823009.81729619.6345933.4872254.5841768.83249240010.2441420.4882734.9431956.9573971.82521250010.6709721.3419536.3991559.3306274.81793260011.0978122.1956337.8551261.7038477.81065270011.5246523.049339.3110864.0770780.80336280011.9514923.9029840.7670566.4502983.79608290012.3783324.7566642.2230268.8235286.7888300012.8051725.6103443.6789871.1967489.78151310013.2320126.4640245.1349573.5699792.77423320013.6588527.3176946.5909175.9431995.76695330014.0856928.1713748.0468878.3164298.75967340014.5125329.0250549.5028580.68964101.7524350014.9393629.8787350.9588183.06286104.7451360015.366230.7324152.4147885.43609107.7378370015.7930431.5860853.8707487.80931110.7305380016.2198832.4397655.3267190.18254113.7233390016.6467233.2934456.7826892.55576116.716400017.0735634.1471258.2386494.92899119.7087表1.1.5 各档位不同转速对应的车速1.1.4 行驶阻力 Ff+Fw汽车行驶方程式Ff=Ff+Fw+Fi+Fj式中Ff-滚动阻力，Fw-空气阻力，Fi-坡度阻力，Fj-加速阻力汽车驱动力-行驶阻力平衡图把汽车行驶中经常遇到的滚动阻力Ff，空气阻力Fw叠加到行驶阻力Ff+Fw=Gf+CD*A/21.15*ua2=mgf+CD*A/21.15*ua2=3880*10*0.013+2.77/21.15*ua2=504.4+2.77/21.15*ua2式中，G-作用于汽车上的重力m-汽车总质量g-重力加速度f-滚动阻力系数CD-空气阻力系数A- 迎风面积(m2)Ua-汽车行驶速度(km/h)1档车速1档驱动力2档车速2档驱动力3档车速3档驱动力4档车速4档驱动力5档车速5档驱动力u(km/h)F(N)u(km/h)F(N)u(km/h)F(N)u(km/h)F(N)u(km/h)F(N)2.568004.605.124002.308.742346.6714.241439.6817.961141.662.998964.515.984482.2510.192628.0816.611612.3220.951278.573.419787.866.834893.9311.652869.4618.991760.4123.941396.003.8410487.887.685243.9413.103074.6821.361886.3126.931495.844.2711077.088.545538.5414.563247.4223.731992.2829.931579.884.7011567.299.395783.6516.023391.1326.112080.4532.921649.805.1211969.6610.245984.8317.473509.0928.482152.8235.911707.185.5512294.6311.106147.3118.933604.3630.852211.2638.911753.535.9812551.9511.956275.9820.383679.8033.232257.5541.901790.236.4012750.6912.816375.3421.843738.0635.602293.2944.891818.586.8312899.2013.666449.6023.303781.6037.972320.0047.881839.767.2613005.1714.516502.5924.753812.6740.342339.0650.881854.877.6813075.5815.376537.7926.213833.3142.722351.7253.871864.928.1113116.7116.226558.3627.663845.3745.092359.1256.861870.788.5413134.1717.076567.0929.123850.4947.462362.2659.851873.278.9613132.8617.936566.4330.583850.1049.842362.0262.851873.099.3913116.9818.786558.4932.033845.4552.212359.1765.841870.829.8213090.0619.636545.0333.493837.5554.582354.3368.831866.9810.2413054.9320.496527.4634.943827.2556.962348.0171.831861.9710.6713013.7121.346506.8636.403815.1759.332340.6074.821856.0911.1012967.8522.206483.9337.863801.7361.702332.3577.811849.5511.5212918.0923.056459.0539.313787.1464.082323.4080.801842.4511.9512864.5023.906432.2540.773771.4366.452313.7683.801834.8112.3812806.4224.766403.2142.223754.4068.822303.3186.791826.5312.8112742.5425.616371.2743.683735.6771.202291.8289.781817.4213.2312670.8326.466335.4145.133714.6573.572278.9392.771807.1913.6612588.5727.326294.2946.593690.5375.942264.1395.771795.4614.0912492.3628.176246.1848.053662.3378.322246.8398.761781.7314.5112378.0829.036189.0449.503628.8380.692226.27101.751765.4414.9412240.9629.886120.4850.963588.6383.062201.61104.751745.8815.3712075.5130.736037.7552.413540.1285.442171.85107.741722.2815.7911875.5331.595937.7753.873481.5087.812135.89110.731693.7616.2211634.1732.445817.0955.333410.7490.182092.48113.721659.3316.6511343.8633.295671.9356.783325.6392.562040.26116.721617.9317.0710996.3334.155498.1758.243223.7494.931977.76119.711568.36表1.1.6 各档位不同车速对应的驱动力车速u(km/h)Ff+Fw车速u(km/h)Ff+Fw车速u(km/h)Ff+Fw0504.4042735.43841428.522504.9244757.96861473.054506.5046781.53881518.636509.1148806.15901565.258512.7850831.82921612.9210517.5052858.54941661.6412523.2654886.31961711.4114530.0756915.12981762.2316537.9358944.981001814.0918546.8360975.891021867.0020556.79621007.851041920.9622567.79641040.851061975.9724579.84661074.901082032.0326592.94681110.001102089.1328607.08701146.151122147.2830622.27721183.341142206.4832638.51741221.591162266.7234655.80761260.881182328.0236674.14781301.221202390.3638693.52801342.6040713.95821385.04表1.1.7 各档位不同车速对应的行驶阻力图1.2 汽车驱动力与阻力平衡图1.2求汽车最高车速，最大爬坡度及克服该坡度时相应的附着率1.2.1汽车最高车速的确定Ua max=97.76（km/h）1.2.2汽车最大爬坡度的确定所谓汽车的爬坡度，是指汽车在良好路面上克服Ff+Fw后的余力全部来（即等速）克服坡度阻力是能爬上的坡度，所以du/dt=0。因此，Fi=Ft-(Ff+Fw)一般汽车的最大爬坡度达30%左右，因此利用汽车行驶方程来确定1档及抵挡爬坡能力时，应采用Gsina作为坡度阻力，即为Gsina=Ttq*ig*i0*nT/r-(Gf+CDAu2/21.15)a=arcsin*(Ft-(Ff+Fw)/Gi=tga得到下图表:1档车速1档驱动力Ff+Fwaiu(km/h)F(N)2.568004.60505.260.1990.2012.998964.51505.570.2240.2283.419787.86505.930.2470.2523.8410487.88506.330.2660.2724.2711077.08506.790.2820.2894.7011567.29507.290.2950.3045.1211969.66507.840.3060.3165.5512294.63508.430.3150.3265.9812551.95509.080.3220.3346.4012750.69509.770.3280.3406.8312899.20510.510.3320.3457.2613005.17511.300.3350.3487.6813075.58512.130.3370.3508.1113116.71513.010.3380.3518.5413134.17513.940.3380.3528.9613132.86514.920.3380.3529.3913116.98515.950.3380.3519.8213090.06517.020.3370.35010.2413054.93518.140.3360.34910.6713013.71519.310.3350.34811.1012967.85520.530.3340.34611.5212918.09521.800.3320.34511.9512864.50523.110.3310.34312.3812806.42524.470.3290.34112.8112742.54525.880.3270.33913.2312670.83527.330.3250.33713.6612588.57528.830.3230.33414.0912492.36530.390.3200.33114.5112378.08531.980.3170.32814.9412240.96533.630.3130.32415.3712075.51535.320.3080.31915.7911875.53537.070.3030.31216.2211634.17538.860.2960.30516.6511343.86540.690.2880.29617.0710996.33542.580.2790.286图1.2.1 1档对应的爬坡度表其中，汽车的最大爬坡度位imax为1档的最大爬坡度，即Imax=0.352。1.2.3 克服最大坡度时相对应的附着率计算Cw2=(i+1/cosa*1/g*du/dt)/(a/L+hg/L(i+1/cosa*1/g*du/dt)由于是求最大坡度下的附着率，即du/dt=0，所以上式可化简为Cw2=i/(a/L+hg/L*i)式中i=0.352,a=1.947,hg=0.9,L=3.2代入数据的Cw2=0.4981.3 绘制汽车加速度倒数曲线1.3.1绘制汽车加速度倒数曲线=1+1/mIw/r2+1/m*(If*ig2*i02*nT)/r2式中m=3880kg,r=0.367m,If=0.218kg*m2,i0=5.83,nT=0.85Iw=Iw1+Iw2=1.798+3.598=5.396kg*m2,5档变速器传动比i0（数据如下表）1档2档3档4档5档5档变速器5.562.781.6310.793由此可得各档的传动比见下表：1档2档3档4档5档ig5.562.781.6310.7931.3831.1031.0421.0221.018表1.2.2 格挡旋转质量转换系数2.由公式du/dt=1/(Ft-(Ff+Fw)可得1,2,3,4,档加速度1档加速度1档车速1档驱动力Ff+Fwa(m/s2)1/au(km/h)F(N)2.5618004.598505.2591.3980.7162.9888964.507505.5691.5760.6343.4159787.861505.9271.7300.5783.84210487.876506.3331.8600.5384.26811077.076506.7861.9700.5084.69511567.291507.2872.0610.4855.12211969.660507.8362.1360.4685.54912294.629508.4332.1960.4555.97612551.951509.0772.2440.4466.40312750.686509.7692.2810.4386.82912899.201510.5092.3090.4337.25613005.172511.2962.3280.4297.68313075.579512.1312.3410.4278.11013116.714513.0142.3490.4268.53713134.172513.9452.3520.4258.96413132.858514.9232.3510.4259.39013116.982515.9492.3480.4269.81713090.065517.0232.3430.42710.24413054.930518.1442.3360.42810.67113013.712519.3132.3280.42911.09812967.851520.5302.3200.43111.52512918.095521.7952.3100.43311.95112864.498523.1072.3000.43512.37812806.425524.4682.2890.43712.80512742.543525.8752.2770.43913.23212670.830527.3312.26